CXL คืออะไร ? รู้จัก Compute Express Link เทคโนโลยีอนาคตของหน่วยความจำ

Compute Express Link (CXL) คืออะไร ? รู้จักเทคโนโลยีที่เป็นอนาคตของอุปกรณ์เก็บข้อมูล !

ทุกวันนี้ปริมาณข้อมูลเติบโตขึ้นสม่ำเสมอ แบบก้าวกระโดด ผลที่ตามมาทุกคนคงรู้กันดี คือความต้องการของความเร็วการประมวลผลที่สูงขึ้น เป็นเหตุให้เทคโนโลยี และฮาร์ดแวร์ ที่เชื่อมต่อระหว่าง หน่วยประมวลผลกลาง (CPU), หน่วยความจำหลัก (RAM) และ อุปกรณ์เก็บข้อมูล (Storage) จึงเป็นปัจจัยสำคัญ ที่ต้องพัฒนาให้ตามให้ทัน และนั่นทำให้เกิด CXL (Compute Express Link) มาตรฐานการเชื่อมต่อแบบใหม่ ที่ถูกออกแบบมาเพื่อลดปัญหาคอขวดของการสื่อสารข้อมูล ระหว่างอุปกรณ์ ทำให้ระบบสามารถเข้าถึงหน่วยความจำ และทรัพยากรการประมวลผลเร็วมากยิ่งขึ้น

และในบทความนี้จะพาทุกคนไปรู้จักกับ CLX ตั้งแต่แนวคิดพื้นฐานหลักการ, ความเป็นมา, ประโยชน์ ไปจนถึงการนำไปใช้งานจริง พร้อมทั้งเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี PCIe คืออะไร ? ที่มีอยู่ ถ้าพร้อมแล้วเรามาเริ่มกันเลย !

CXL คืออะไร ? (What is Compute Express Link ?)

CXL (Compute Express Link) นั้นเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อความเร็วสูงที่ออกแบบมาเพื่อให้ซีพียู (CPU) สามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้อย่างราบรื่น โดยเฉพาะหน่วยความจำ (Memory) เช่น RAM และตัวเร่งการประมวลผล (Accelerators) เช่น หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU), ชิปแบบ FPGA และ ASIC ซึ่งมักใช้ในงานที่ต้องการพลังประมวลผลสูง

ภาพจาก : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/6b/ComputeExpressLinkLogo.png

โดยตัว CXL นั้น ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตอบโจทย์การประมวลผลในระดับ ศูนย์ข้อมูล (Data Center) และคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High-End Computing) ที่ต้องจัดการข้อมูลจำนวนมากแบบเรียลไทม์ ซึ่งถ้ายกตัวอย่างการใช้งานที่เห็นได้ชัด ก็จะได้แก่ ปัญญาประดิษฐ์ (AI), การเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning), การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ (Big Data) และการจำลองทางวิทยาศาสตร์ ที่ต้องใช้พลังคำนวณมหาศาล ซึ่งทำในศูนย์ข้อมูลนั่นเอง

โดยปกติแล้ว ในระบบคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม หรือที่เราใช้กันทั่วไปนั้น การสื่อสารระหว่าง CPU และอุปกรณ์อื่น ๆ ก็มักจะใช้มาตรฐาน PCI Express (PCIe) ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานหลัก อย่างไรก็ตาม PCIe ก็มีข้อจำกัดอยู่บางอย่าง โดยเฉพาะเรื่องของ แบนด์วิดท์ (Bandwidth) และการเข้าถึงหน่วยความจำที่ไม่สามารถแชร์ข้อมูลกันได้โดยตรง ทำให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อต้องจัดการกับข้อมูลจำนวนมากนั่นเอง

ภาพจาก : https://lenovopress.lenovo.com/tips0456

CXL จึงถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้โดยเพิ่มความสามารถพิเศษที่ PCIe ไม่มี เช่น เข้าถึงหน่วยความจำแบบแบ่งปันกันได้ (Memory Pooling) และรักษาความต่อเนื่องของข้อมูล (Memory Coherency) ระหว่าง CPU และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ทำให้การประมวลผลเร็วขึ้น ลดความหน่วง (Latency) ช่วยให้ใช้ทรัพยากรได้คุ้มค่ามากขึ้น

CXL ทำงานอย่างไร ? (How does Compute Express Link work ?)

ปกติแล้วการทำงานของอุปกรณ์ประมวลผล อย่างเช่น CPU และ GPU หรืออุปกรณ์ประมวลผลอื่น ๆ จำเป็นต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลกันตลอดเวลา ในระบบเดิมการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้มีข้อจำกัด ในเรื่องของหน่วยความจำที่แต่ละอุปกรณ์มักจะมีหน่วยความจำเป็นของตัวเอง และไม่สามารถแชร์กันได้โดยตรง ส่งผลให้เกิดปัญหา คอขวด (Bottleneck) และทำให้การประมวลผลช้าลง

ภาพจาก : https://www.dmtf.org/sites/default/files/CXL_Overview_Virtual_DMTF_APTS_July_2020.pdf

ซึ่ง CXL (Compute Express Link) แก้ปัญหานี้โดยเสนอระบบเชื่อมต่อที่ทำให้ CPU และอุปกรณ์อื่น ๆ สามารถแชร์ข้อมูล และหน่วยความจำกันได้ ซึ่งทำผ่าน 3 โปรโตคอลหลัก จะมีดังนี้

1. CXL.io

โปรโตคอลนี้จะทำหน้าที่คล้ายกับ PCI Express (PCIe) แบบดั้งเดิม ใช้สำหรับการส่งข้อมูล และควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ เช่น เชื่อมต่อระหว่าง CPU กับ GPU หรือ อุปกรณ์เก็บข้อมูลแบบ SSD โดยทำให้การรับส่งข้อมูลระหว่างกันเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว และเสถียร

2. CXL.cache

โปรโตคอลนี้ จะช่วยให้ตัวเร่งการประมวลผลอย่าง GPU, FPGA หรือ ASIC สามารถเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ในแคชของ CPU ได้โดยตรง ซึ่งหมายความว่าเมื่อ CPU คำนวณ หรือโหลดข้อมูลไว้ในแคช ส่วนของตัวเร่งการประมวลผลก็สามารถใช้ข้อมูลนั้นได้ทันทีโดยไม่ต้องโอนถ่ายไปยังหน่วยความจำหลัก (RAM) ก่อน ซึ่งส่งผลให้การประมวลผลทำได้เร็วขึ้น ลดภาระของระบบ ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมดีขึ้น

3. CXL.mem

โปรโตคอลสุดท้ายนี้ทำให้ CPU และอุปกรณ์อื่น ๆ สามารถเข้าถึง และใช้หน่วยความจำร่วมกันได้ด้วยวิธี Memory Pooling ซึ่งช่วยให้ระบบสามารถเพิ่ม หรือขยายหน่วยความจำได้ง่ายขึ้น โดยไม่ต้องพึ่งหน่วยความจำ หรือ RAM ที่ติดตั้งบนเมนบอร์ดเพียงอย่างเดียว ตัวอย่างเช่น ในศูนย์ข้อมูลที่มี เซิร์ฟเวอร์ (Server) จำนวนมาก เทคโนโลยีนี้ก็จะช่วยให้เซิร์ฟเวอร์หลาย ๆ ตัว สามารถแชร์หน่วยความจำจากแหล่งกลางเดียวกันได้ ทำให้การใช้งานหน่วยความจำมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ด้วยการผสานโปรโตคอลทั้งสามนี้เข้าด้วยกัน CXL ทำให้ระบบสามารถเชื่อมต่อ และใช้ทรัพยากรร่วมกันได้อย่างดีมากยิ่งขึ้น ช่วยลดปัญหาคอขวดของหน่วยความจำที่มีในระบบเซิร์ฟเวอร์แบบเก่า ๆ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้หน่วยความจำที่ความจุสูง ส่งผลให้ระบบสามารถรองรับเวิร์กโหลดที่ซับซ้อน เช่น เอาไปเทรนนิ่ง AI หรือวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่นั่นเอง

ความเป็นมาของ CXL (History of Compute Express Link)

CXL (Compute Express Link) ถูกพัฒนาโดย อินเทล (Intel) และเปิดตัวในปี ค.ศ. 2019 (พ.ศ. 2562) เพื่อให้ตอบโจทย์การประมวลผลข้อมูลในศูนย์ข้อมูล และคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง โดยช่วยให้ CPU สามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์เร่งการประมวลผล (Accelerators) และหน่วยความจำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในปีเดียวกัน กลุ่มบริษัทเทคโนโลยีชั้นนำ อย่าง Alibaba, Cisco, Dell EMC, Google, HPE, Huawei, Meta, Microsoft และอื่น ๆ ได้ร่วมกันก่อตั้ง CXL Consortium เพื่อพัฒนามาตรฐาน CXL ให้เป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรม จากนั้นในปี ค.ศ. 2022 (พ.ศ. 2565) สมาชิกก็ได้ขยายเพิ่มขึ้นอีก โดยมีบริษัทชั้นนำอย่าง AMD, NVIDIA, Samsung, ARM, IBM, Qualcomm, Seagate, Western Digital และอีกมากมายเข้าร่วม

ภาพจาก : https://www.techpowerup.com/253534/intel-releases-compute-express-link-cxl-1-0-new-interconnect-protocol-that-enables-pcie-gen-5-0#g253534-2

ซึ่ง CXL ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยผสานรวมเทคโนโลยีจากมาตรฐานอื่น ๆ เช่น Gen-Z, OpenCAPI และ CCIX เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกันได้ดี และกลายเป็นมาตรฐานกลางสำหรับการเชื่อมต่อระหว่าง CPU, หน่วยความจำ และอุปกรณ์ประมวลผลต่าง ๆ นับตั้งแต่เปิดตัว มีการอัปเดตมาตรฐานไปหลายเวอร์ชัน ได้แก่

1. CXL 1.0 (ค.ศ. 2019 หรือ พ.ศ. 2562) : รองรับการเชื่อมต่อผ่าน PCIe 5.0
2. CXL 2.0 (ค.ศ. 2020 หรือ พ.ศ. 2563) : เพิ่มการรองรับ CXL Switching และการเข้ารหัสข้อมูล
3. CXL 3.0 (ค.ศ. 2022 หรือ พ.ศ. 2565) : ใช้ PCIe 6.0 เพิ่มแบนด์วิดท์ และรองรับ Multi-Level Switching
4. CXL 3.1 และ CXL 3.2 (ค.ศ. 2023 - 2024 หรือ พ.ศ. 2566 - 2567): ปรับปรุงเสถียรภาพ และเพิ่มประสิทธิภาพ

ปัจจุบัน CXL ได้รับการสนับสนุนจากผู้ผลิตชิปรายใหญ่ และเริ่มมีการนำไปใช้งานจริงในผลิตภัณฑ์เซิร์ฟเวอร์, หน่วยความจำ และอุปกรณ์เร่งการประมวลผล  เช่น Intel Agilex FPGA, Samsung CXL DDR5, AMD EPYC Genoa และ Intel Sapphire Rapids ซึ่งคาดว่าในอนาคต CXL จะก้าวขึ้นกลายเป็นมาตรฐานสำคัญในอุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูล และ คลาวด์คอมพิวติ้ง (Cloud Computing) นั่นเอง

Memory Pooling และ Switching ของ CXL คืออะไร ? (What is Compute Express Link Memory Pooling and Switching ?)

ทุกคนลองนึกภาพว่าเซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่องเป็นเหมือนนักเรียนที่ต้องใช้หนังสือเรียน (หน่วยความจำ) เดิมแต่ละคนต้องมีหนังสือของตัวเอง และถ้าหนังสือไม่พอ ก็ต้องไปซื้อเพิ่มเอง ซึ่งอาจเกินความจำเป็น และสิ้นเปลือง

CXL Memory Pooling เปลี่ยนระบบนี้โดยให้ทุกคนสามารถยืมหนังสือจากห้องสมุดกลางได้ เมื่อใช้เสร็จก็คืนกลับ ทำให้ไม่มีใครต้องซื้อหนังสือเกินจำเป็น

ภาพจาก : https://computeexpresslink.org/blog/explaining-cxl-memory-pooling-and-sharing-1049/

ในศูนย์ข้อมูล Memory Pooling ของ CXL 2.0 ทำให้เซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องสามารถแชร์หน่วยความจำจากอุปกรณ์เดียวกันได้ โดย CPU หลายตัวสามารถแบ่งปันพื้นที่หน่วยความจำร่วมกันสูงสุด 16 เครื่อง ซึ่งช่วยลดการใช้หน่วยความจำเกินจำเป็น และเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ ใน CXL 3.1 ก็ก้าวไปอีกขั้นโดยทำให้สามารถปรับเปลี่ยนการจัดสรรหน่วยความจำ ได้แบบไดนามิกไม่ต้องรีบูตเซิร์ฟเวอร์นั่นเอง

ในส่วนของ Switching ก็เป็นอีกองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้ระบบทำงานได้ราบรื่น ทุกคนลองนึกถึงสนามบินที่ผู้โดยสารสามารถเข้าแถวเช็คอินที่เคาน์เตอร์ไหนก็ได้ แทนที่จะต้องต่อแถวที่เคาน์เตอร์เดียวของสายการบินตนเอง ซึ่งนี่คือแนวคิดของ CXL Switching ที่ช่วยให้หลายเซิร์ฟเวอร์สามารถเข้าถึงหน่วยความจำ หรืออุปกรณ์ประมวลผลเดียวกันได้โดยไม่เกิดคอขวด

ภาพจาก : https://www.logic-fruit.com/blog/cxl/compute-express-link-cxl/

CXL 2.0 ได้นำเสนอ Single-Layer Switching ที่ช่วยให้ CPU หลายตัวแชร์หน่วยความจำจากแหล่งกลางได้สะดวกขึ้น และพัฒนาต่อมาที่ CXL 3.1 ซึ่งเพิ่ม Multi-Tiered Switching ช่วยให้สวิตช์แต่ละตัวตัวสามารถเชื่อมต่อกันเพื่อขยายระบบ (Switch Fabric) ได้นั่นเอง

โดยรวมแล้ว Memory Pooling และ Switching ทำให้ศูนย์ข้อมูลสามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างคุ้มค่า ขยายหน่วยความจำได้ยืดหยุ่นขึ้น ลดต้นทุน และรองรับเวิร์กโหลดที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น

คุณสมบัติ และประโยชน์ของ CXL (Benefits and Advantages of Compute Express Link)

CXL (Compute Express Link) จะช่วยให้การเชื่อมต่อระหว่าง CPU และอุปกรณ์อื่น ๆ มีความรวดเร็ว และมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยเฉพาะเรื่องของ ความหน่วงที่ต่ำ (Low Latency) และเข้าถึงหน่วยความจำร่วมกันได้ (Memory Coherency) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่จะเพิ่มขีดความสามารถของระบบประมวลผล 

ภาพจาก : https://semiconductor.samsung.com/us/news-events/tech-blog/expanding-the-limits-of-memory-bandwidth-and-density-samsungs-cxl-dram-memory-expander/

หนึ่งในจุดเด่นสำคัญของ CXL คือ ความสามารถในการขยายหน่วยความจำ (Memory Expansion) โดยในระบบเซิร์ฟเวอร์แบบดั้งเดิมนั้น หน่วยความจำมักถูกจำกัดอยู่ที่ช่องเสียบ DIMM (Dual In-Line Memory Module) บนเมนบอร์ด ซึ่งทำให้ขยายความจุทำได้ยาก แต่ด้วย CXL ก็จะสามารถเพิ่มหน่วยความจำผ่านอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อภายนอกได้ ทำให้ CPU มีพื้นที่จัดเก็บข้อมูลมากขึ้นโดยไม่ต้องอาศัย DIMM เพียงอย่างเดียว

ภาพจาก : https://www.servethehome.com/gigabyte-has-a-48-dimm-2p-amd-epyc-genoa-gpu-server-at-sc22-ampere-altra-nvidia/

นอกจากนี้ CXL ยังสามารถทำงานร่วมกับ หน่วยความจำถาวร (Persistent Memory) ได้ โดยช่วยให้ CPU ใช้หน่วยความจำเพิ่มเติมนี้ร่วมกับ DRAM ได้อย่างราบรื่น ส่งผลให้ระบบสามารถรองรับ เวิร์กโหลดที่ต้องการหน่วยความจำขนาดใหญ่ได้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ เนื่องจากศูนย์ข้อมูล และองค์กรต่าง ๆ กำลังมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเวิร์กโหลดที่ต้องใช้หน่วยความจำสูง ทำให้ CXL เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้การลงทุนด้านไอทีมีความคุ้มค่ามากขึ้น เพราะช่วยให้สามารถใช้ทรัพยากรได้เต็มประสิทธิภาพ ลดปัญหาคอขวด และรองรับการขยายระบบในอนาคตได้ดีเลย

ความท้าทายของ CXL (Challenges of Compute Express Link)

แม้ว่า CXL (Compute Express Link) จะเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพสูง แต่ก็ยังมีความท้าทายอยู่บางประการ ที่ต้องได้รับการแก้ไขก่อนที่ CXL จะกลายเป็นมาตรฐานหลักในอุตสาหกรรม เราลองมาดูกันว่าความท้าทายเหล่านี้มีอะไรบ้าง ?

1. การรองรับด้านฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์

แม้ว่า CXL จะได้รับการสนับสนุนจากบริษัทเทคโนโลยีรายใหญ่ แต่การนำมาก็ยังต้องอาศัยการพัฒนาเพิ่มเติม ทั้งในส่วนของ ฮาร์ดแวร์ เช่น ชิปประมวลผล, หน่วยความจำ และซอฟต์แวร์ อย่าง ระบบปฏิบัติการ ที่ต้องพัฒนาปรับตัวให้รองรับการทำงานของ CXL อย่างสมบูรณ์

2. ความเข้ากันได้กับเทคโนโลยีเดิม

ศูนย์ข้อมูล และองค์กรขนาดใหญ่ที่มีมานาน ก็ยังคงพึ่งพา PCIe, DDR DIMM และ NVMe เป็นมาตรฐานหลัก ดังนั้นการนำ CXL เข้ามาใช้งานต้องคำนึงถึงความสามารถในการทำงานร่วมกับโครงสร้างพื้นฐานเดิม ซึ่งอาจต้องมีการอัปเกรดฮาร์ดแวร์ หรือเปลี่ยนแปลงการออกแบบระบบ

3. การจัดการหน่วยความจำร่วมกัน (Memory Pooling & Coherency)

แม้ว่า CXL จะช่วยให้สามารถแชร์หน่วยความจำระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ แต่ในทางปฏิบัติ การบริหารจัดการ Memory Pooling ให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดยังเป็นความท้าทาย เนื่องจากต้องออกแบบระบบให้สามารถแบ่งปันหน่วยความจำได้อย่างเป็นระเบียบ และไม่ทำให้เกิดความขัดแย้งของข้อมูลระหว่าง CPU และฮาร์ดแวร์ส่วนอื่น ๆ

4. ความปลอดภัยของข้อมูล (Security Risks)

CXL อนุญาตให้อุปกรณ์หลายตัว เข้าถึงหน่วยความจำร่วมกันได้ ซึ่งเปิดโอกาสให้เกิด ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย อาจมีการเข้าถึงข้อมูลโดยไม่ได้รับอนุญาต หรือโจมตีจากภายนอก ดังนั้นการพัฒนากลไก การเข้ารหัสข้อมูล (Data Encryption) และควบคุมการเข้าถึง (Access Control) จึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มั่นใจว่า CXL จะปลอดภัยต่อการใช้งานในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่

5. ต้นทุน และความคุ้มค่าในการลงทุน

การนำ CXL มาใช้งานต้องอาศัย ฮาร์ดแวร์ใหม่ และการปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นในระยะเริ่มต้น ซึ่งองค์กรเองต้องพิจารณาว่าการเปลี่ยนมาใช้ CXL จะให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า หรือไม่ เมื่อเทียบกับโครงสร้างระบบเดิม

การนำ CXL ไปใช้งานในปัจจุบัน (Current Use Cases of Compute Express Link)

หนึ่งในตัวอย่างการใช้งาน CXL (Compute Express Link) ที่เกิดขึ้นจริงคือ Samsung CXL Memory Expander ซึ่งเป็นโมดูลหน่วยความจำแบบ DDR5 ที่รองรับ CXL และช่วยให้เซิร์ฟเวอร์สามารถขยายหน่วยความจำได้โดยไม่ต้องอาศัย DIMM แบบเดิม

Samsung CXL Memory Expander เปิดตัวครั้งแรกในปี ค.ศ. 2021 (พ.ศ. 2564) เริ่มต้นที่ขนาด 128GB และในปี ค.ศ. 2022 (พ.ศ. 2565) ได้เปิดตัวเวอร์ชันใหม่ที่มีขนาดความจุใหญ่ขึ้นถึง 512GB ซึ่งใช้เทคโนโลยี CXL 2.0 ทำให้สามารถเชื่อมต่อกับ CPU หลายตัวได้ และรองรับ Memory Pooling ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ภาพจาก : https://www.nextplatform.com/2022/08/23/samsung-shows-off-cxl-server-memory-expander/

ซึ่งโมดูลนี้เหมาะสำหรับ ศูนย์ข้อมูล หรือเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องรองรับเวิร์กโหลดขนาดใหญ่ เช่น เอาไปฝึก AI, Machine Learning และประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ ซึ่งต้องใช้หน่วยความจำเป็นจำนวนมาก แต่ไม่ต้องการลงทุนเพิ่มใน DIMM หลายตัว ทำให้เป็นวิธีการที่ช่วยลดต้นทุน และเพิ่มความยืดหยุ่นในการขยายระบบได้อย่างดีเลยทีเดียว

สรุปแล้ว CXL vs PCIe แตกต่างกันอย่างไร ? (How does Compute Express Link differ from PCIe in Conclusion ?)

แม้ว่า CXL (Compute Express Link) และ PCIe (PCI Express) จะใช้โครงสร้างทางกายภาพเดียวกัน แต่ทั้งสองเทคโนโลยีถูกออกแบบมาเพื่อรองรับการใช้งานที่ต่างกันอย่างชัดเจน

PCIe เป็นมาตรฐานการเชื่อมต่อที่ใช้สำหรับรับส่งข้อมูลระหว่าง CPU และอุปกรณ์ต่อพ่วง อย่าง GPU, SSD และอื่น ๆ เน้นไปที่การรับส่งข้อมูลแบบธรรมดา ในขณะที่ CXL ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตอบโจทย์ การประมวลผลขั้นสูง และแบ่งปันหน่วยความจำ โดยเฉพาะในงานที่ต้องใช้ AI Accelerators, FPGA และหน่วยความจำขนาดใหญ่

หนึ่งในความแตกต่างหลักก็คือ การเข้าถึงหน่วยความจำ และ Cache Coherency ซึ่ง PCIe ทำงานแบบ Non-Coherent Memory Access หมายความว่า CPU และอุปกรณ์ต่อพ่วงต้องคัดลอกข้อมูลไป-มา ส่งผลให้เกิดความล่าช้า และใช้พลังงานมากขึ้น ในขณะที่ CXL มี Cache Coherency ที่ช่วยให้ CPU และอุปกรณ์สามารถเข้าถึง และใช้ข้อมูลในหน่วยความจำร่วมกันได้โดยตรงไม่ต้องทำการคัดลอก

อีกจุดที่ทำให้ CXL เหนือกว่า PCIe คือ Memory Pooling ซึ่งเริ่มต้นใน CXL 2.0 โดยช่วยให้เซิร์ฟเวอร์หลายตัว สามารถแชร์หน่วยความจำจากแหล่งกลางเดียวกันได้ ขณะที่ PCIe ไม่รองรับฟีเจอร์นี้ หากต้องการแชร์หน่วยความจำต้องใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ หรือฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม นอกจากนี้ CXL 3.1 ยังพัฒนาขึ้นไปอีกด้วย Multi-Tiered Switching ทำให้สามารถขยายการใช้งานในศูนย์ข้อมูลได้อย่างยืดหยุ่นขึ้น

โดยสรุป PCIe ยังคงเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงทั่วไป ขณะที่ CXL ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับงานที่ต้องใช้ทรัพยากรประมวลผลสูง และจัดการหน่วยความจำที่ซับซ้อน ซึ่งช่วยให้ศูนย์ข้อมูล และเซิร์ฟเวอร์สามารถใช้งานหน่วยความจำ และพลังประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนั่นเอง